高速铁路运营期间CPⅢ平面网复测若干问题探析
   来源:中国科技博览     2021年05月17日 19:38

王兴东++曾祥兵

[摘 要]高速铁路 CPⅢ轨道控制网为轨道铺设和后续运营维护提供了控制基准,需要定期对其进行复测。相对 CPⅢ高程网复测,高速铁路 CPⅢ平面网复测难度更大,需要注意的环节更多。文章结合笔者参与的国内多条高速铁路 CPⅢ平面网复测的实践经验,通过对 CPⅢ平面网复测过程中出现的若干突出问题和关键环节分析和探讨,并给出具体的解决方法和实施应用标准,从而为今后高速铁路 CPⅢ轨道控制网复测工作的顺利开展提供宝贵的经验和正确的思路,也对今后完善现有测量规范具有重要的参考意义和实用价值。

[关键词]高速铁路 轨道控制网 复测 问题

中图分类号:U238 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)12-0047-01

依据高速铁路精密控制网“三网合一”的设计理念,在运营维护阶段,CPⅢ轨道控制网是线路运营维护的控制基准。为保证线路维护基准的稳定性,在运营期间需定期对 CPⅢ控制网进行复测。

在运营期间 CPⅢ网复测过程中,与高程网复测相比,CPⅢ平面网测量方法更为复杂,作业效率更低,是影响 CPⅢ网复测作业效率的关键。为了满足线路养护维修的需要,需探讨提高运营期间 CPⅢ平面网复测作业效率,降低复测作业成本的优化方法。

1 已知点 CPⅠ、CPⅡ联测方式探讨

根据《高速铁路工程测量规范》要求,CPⅢ平面测量时,可采用2种方法进行已知点CPⅠ、CPⅡ的联测工作。第一种方法采用的是在自由测站上观测已知点CPⅠ、CPⅡ控制点的方法,当采用此方法时,至少应在2个连续的自由测站上对同一个CPⅠ或CPⅡ进行观测;第二种方法采用的是在已知点CPⅠ、CPⅡ控制点上置镜观测CPⅢ点的方法联测,当采用此方法时,观测的CPⅢ控制点数据不应少于3个。

2已知点兼容性检查

在CPⅢ平面网复测过程中,要求CPⅢ平面网每隔600m左右(400~800m)附合于CPⅠ、CPⅡ控制点上,并将其作为固定点进行CPⅢ平面网约束平差。

因此,CPⅠ、CPⅡ已知控制点坐标成果对CPⅢ控制点坐标成果有直接的联系。由于CPⅠ、CPⅡ建网时间距CPⅢ复测时间较久,加上施工扰动以及其他因素,个别CPⅠ、CPⅡ控制点点位难免有少许变动;另外,在CPⅢ复测过程中,对CPⅠ、CPⅡ已知点的联测存在整平、对中误差。因此,如何来判断CPⅠ、CPⅡ已知点联测精度和坐标成果的可靠性在CPⅢ复测过程中显得非常重要。在实际测量过程中,可以利用CPⅢ平面网自由平差模式计算出每个联测CPⅠ、CPⅡ控制点的坐标,再计算出相邻CPⅠ、CPⅡ控制点之间的距离,并与CPⅠ、CPⅡ已知坐标成果的反算距离相比较,从而计算出相邻CPⅠ、CPⅡ控制点之间的尺度因子K,根据相邻CPⅠ、CPⅡ控制点之间的尺度因子K即可判断CPⅠ、CPⅡ已知点在线路方向上是否存在变动或在联测CPⅠ、CPⅡ控制点时是否存在线路方向上的对中误差。为了使整个计算过程更方便、更高效,我们还特意编写了相邻CPⅠ、CPⅡ控制点尺度因子K计算软件。

3 CPⅢ复测成果更新

根据《高速铁路工程测量规范》要求,CPⅢ点复测与原测成果的 X、Y 坐标较差应≤ ±3 mm,且相邻点复测与原测坐标增量△X、△Y 较差应≤ ± 2 mm。较差超限时应分析判断原因,确认复测成果无误后,应对超限的 CPⅢ点采用同精度内插方式更新成果。

然而,在实际 CPⅢ平面网复测过程中,如果对超限的 CPⅢ点采用同精度内插方式进行成果更新计算时,需要将周围复测坐标差及相邻点坐标增量较差没超限的CPⅢ控制点当成稳定点,并将其原测成果作为已知成果。但现实情况是由于施工过程干扰、构筑物微小变形等因素的综合影响,实际上这些所谓“稳定”的CPⅢ控制点中部分点或多或少存在些点位变化,只是这些点位变化是在规范允许的范围之内。另外,由于CPⅢ平面测量时自由测站与CPⅢ控制点之间的距离较短,在对超限的CPⅢ点采用同精度内插方式约束平差时,周围其他“稳定”CPⅢ已知点的点位误差对CPⅢ测量中方向的影响相当大。因此约束平差时极易出现约束平差后方向改正数超限,从而不满足规范要求。因此,考虑到CPⅢ复测成果的现势性,为保证后续轨道精调、轨道验收具有更好的平顺性,建议后续全部采用CPⅢ复测成果,即对CPⅢ成果进行全部更新。

值得一提的是,CPⅢ平面网复测后,后续工作若要全部采用CPⅢ复测成果时,一定要对已知点的稳定性做充分的判断。因为在CPⅢ平面网复测前,要对CPⅠ、CPⅡ及加密CPⅡ进行复测。在复测时,如果CPⅠ、CPⅡ破坏较多或GPS观测信号不好的情况下,加上GPS复测的网型和线上加密CPⅡ的网型(分段)不一样,容易导致加密CPⅡ复测坐标与CPⅢ建网时加密坐标出现系统偏差,从而导致CPⅢ复测坐标与CPⅢ建网坐标出现系统偏差。若是因为已知点点位误差导致后续CPⅢ复测成果的盲目更新,则失去了CPⅢ复测的目的和作用。另外,在无砟轨道段CPⅢ复测时,要特别注意由已知点引起的CPⅢ复测成果与原测成果差值,其差值应尽量在扣件调整的范围内,并适当留有余地。

4 结束语

高速铁路CPⅢ轨道控制网复测在高速铁路轨道施工、轨道铺设、轨道精调及后续运营维护不同阶段都起到了重要的作用。相对CPⅢ高程网复测,高速铁路CPⅢ平面网复测难度更大,需要注意的环节更多。当前,虽然《高速铁路工程测量规范》中对CPⅢ控制网复测做了一些规定和说明,但由于规范编写时我国高速铁路正处于探索和发展阶段,规范中有些技术标准还未成熟,难免存在一些不足之处。通过分析和探讨,对规范有了进一步深刻的理解,对规范中存在的一些问题有了更有效的解决方案,从而为今后高速铁路CPⅢ轨道控制网复测工作的顺利开展提供了宝贵的经验,同时也为今后完善现有测量规范具有重要的参考意义和实用价值。

参考文献

[1] 陆本藻,邱卫宁.误差理论与测量平差[M].武汉:武汉大学出版社,2012.

[2] 崔希璋,等.广义测量平差[M].武汉:武汉大学出版社,2012.

[3] 赵梦杰,刘成龙,王化光,等.CPⅢ平面网半盘位观测的可行性研究与分析[J].铁道工程学报,2011(1):20-24.

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